[发明专利]一种大尺寸黏土高压固结的试验装置

说明书

本发明公开了一种大尺寸黏土高压固结试验装置，本装置包含大尺寸高压固结仪和加载装置，其中大尺寸高压固结仪直径达30cm；固结仪内侧壁采用双层乳胶膜内夹润滑剂的减阻装置，以最大限度地减小土体与内侧壁摩擦力，真实模拟初始地应力状态；并在适当位置布置多组弯曲元件、土压力和孔隙水压传感器，对土体固结过程中的力学参数进行精准测量；其中加载装置通过多种滑轮组合、不同的悬挂方式及加载顺序，以一定量的配重可以满足最大竖向压力达20MPa的高压需求以及逐级加载的需求，其优势在于能够提供长期稳定的高压压力源，具有适用于黏土固结位移量值较大的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于研究土体固结试验装置，特别是涉及到用于研究大直径黏土土样的高压固结过程中的力学性质的一种大尺寸黏土高压固结的试验装置。

背景技术

随着深部地下空间的利用需求增加，深部黏土的宏观力学性质亟需得到深入研究，以更好服务于地下工程建设。掌握高压黏土力学性质，高压黏土固结试验仪器必不可少。

然而目前用于高压黏土固结试验的固结仪本身尺寸普遍较小、且侧壁存在摩擦力，无法真实模拟深部土层的地应力状态；而且由于现阶段较小的固结仪尺寸，使得相应传感器布置受到很大限制，难以对土体高压固结过程中应力、变形等量进行系统测量。

另外，高压固结试验设备必不可少的高压加载装置，现阶段主要有液压加载、杠杆加载、滑轮组加载等。其中，高压液压加载装置存在结构复杂、成本较高、长期加载稳定性不足等缺点；而杠杆加载在高压加载条件下受杆件强度和尺寸的限制，其无法适应黏土固结位移量值较大等特点；目前常见的单一类型滑轮组合由于压头单次位移量程小，多用于岩石蠕变试验，无法满足黏土高压固结位移量值较大的要求，除此之外，现有的滑轮布置与连接方式通常会使得仪器占用空间大和滑轮使用效率较低。

因此，亟需设计出能够克服上述不足的大尺寸的黏土高压固结设备，利用其可以真实模拟、研究深部黏土的初始应力状态和性质。除此之外，利用设计的大直径高压固结仪，固结完成后可以从大直径土样钻取多个标准尺寸的三轴试验土样，能够为后续黏土高压三轴试验提供性质一致的土样，由于显著地节省了再固结时间，因此可以极大地提高后续试验效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种大尺寸黏土高压固结的试验装置，本发明能够长期稳定、极大程度真实地模拟深部土层地应力状态，能够实现变形模量、应力、变形等多变量的精细测量，且占地面积较小、操作简单。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种大尺寸黏土高压固结的试验装置，包括顶板、压头、四根支撑杆、大尺寸高压固结仪、底座、大位移滑轮组、小位移滑轮组、底板，所述支撑杆连接顶板、底板，所述压头设置在支撑杆上，所述压头下部设置有调节压头高度的调节螺栓，所述压头上设置有防止压头发生侧向偏斜的与支撑杆相对应的四个直线轴承，所述底板上设置有与压头相对应的底座，所述底座上对应设置有大尺寸高压固结仪，所述高压固结仪的上、下盖上和侧壁上设置有多类型传感器装置，所述高压固结仪内侧壁设置有复合减阻装置，所述顶板与压头之间设置有大位移滑轮组、小位移滑轮组，所述高压固结仪通过悬吊装置与顶板连接，所述大位移滑轮组、小位移滑轮组通过钢丝绳连接有配重盘。

进一步的，所述多类型传感器装置包括若干组土压力传感器、孔隙水压力传感器、弯曲元件。

进一步的，所述大尺寸高压固结仪包括高压固结仪上盖、高压固结仪侧壁、高压固结仪下盖，所述高压固结仪上盖、高压固结仪下盖上布置若干组土压力传感器和弯曲元件，所述高压固结仪侧壁中部布置若干组土压力传感器、孔隙水压力传感器和弯曲元件。

进一步的，所述复合减阻装置包括双层乳胶膜，所述双层乳胶膜内设置有润滑剂，所述复合减阻装置通过环形夹固定。

进一步的，所述大位移滑轮组、小位移滑轮组各8套，沿环向均匀交叉布置在底座上，通过钢丝绳与顶板、底板及压头相连接。